Objetivo: descrever os aspectos operacionais e as vivências de discentes do curso de Enfermagem em um projeto de extensão universitária em Enfermagem Oncológica. Método: estudo descritivo, tipo relato de experiência relacionado a um projeto de extensão em Enfermagem. Resultados: dividiu-se o projeto em três etapas, incluindo a oferta de curso livre na área de oncologia, atividades extensionistas na comunidade e pesquisa em oncologia. Compôs-se a equipe por oito discentes, cinco docentes e quatro enfermeiras. Revela-se que, nas atividades de ensino e extensão, participaram 103 estudantes e 120 pessoas da comunidade, entre profissionais de saúde e outros residentes do município. Produziram-se 12 trabalhos científicos apresentados em eventos com abrangências local, regional e nacional. Permitiu-se, pela vivência dos discentes no projeto, a aproximação com a prática de Enfermagem Oncológica, consolidando os princípios de integralidade das ações de saúde na formação universitária. Conclusão: demonstrou-se, pelo estudo, a aplicação de um modelo de ensino-aprendizagem na Enfermagem que busca integrar universidade e comunidade, contribuindo para a abordagem de temas ainda pouco trabalhados na formação profissional e suscitando possibilidades de práticas interdisciplinares, com a reflexão crítica do ser “enfermeiro” nesse campo de atuação.